车联网是一种移动分布式网络,允许在联网的车辆与实体间建立通信。传统的车联网通信存在着隐私泄露、传输延迟、安全性不足等问题。随着自动驾驶汽车的应用和自动驾驶网络的发展,研究者们提出了面向自动驾驶网络的安全通信方案,尝试解决这些问题。然而,现有方案仍然在安全性、功能特性、计算和通信效率方面存在不足,且相互之间未达到很好的平衡。此外,大多现有方案忽略了自动驾驶网络的高速移动性、车辆集群的动态分布性,较少考虑到用户存在更快速安全地接入自动驾驶车辆、传输指令的需求。针对上述问题,本文提出了以下两种可实现安全高效通信的解决方案。（1）针对现有方案存在的安全强度不够高、认证过程的计算和通信开销较大、缺少密钥更新功能等问题,本文提出了三因素安全的认证和密钥协商方案。该方案利用混沌映射技术和物理不可克隆函数,能够以较低的计算和通信代价,保护车辆、云服务器和用户间的多方通信安全。用户在安全接入车辆的同时,通过分析从云服务器端得到的最新数据,可以向自动驾驶车辆传输更合理的行驶策略。该方案同时支持车辆的动态加入、离线密码更新等功能。（2）针对已有研究较少关注自动驾驶车辆集群中可信簇头车辆的选择,以及存在车辆通信安全等问题,本文提出了簇头车辆的动态选择算法,通过建模自动驾驶网络中的主要通信类型,提出了一种安全高效的分层认证和密钥协商方案。该认证方案结合了对称加密、物理不可克隆函数等技术,可用来保护服务层、云设备层、车辆层之间的安全通信。基于ROR模型的安全性证明,以及网络仿真实验的性能分析结果,表明了该方案的安全性和高效性。